Мазмұны кіріспе I. Технологиялық БӨлім
жүктеу/скачать 210,33 Kb.
|
Сағынтай
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.2. Процестің жылулық балансы
- Реакция жылуы.
- Жылу шығыны.
- Барлығы 42342809 Барлығы 42342809
2.2. Процестің жылулық балансы Жылудың келуі. Табиғи газбен. 1Q=(1mCH5*1cCH5+1mC2H6*1cC2H6+1mN2*1cN2)*1t, 1Q=(3745*3,159+74*2,786+275*1,078)*600=7399200кдж / сағ. Мұнда 1с-компоненттің жылу сыйымдылығы 600°C,кДж/кг*град. Жылу сыйымдылығы Бумен 2Q=2m*2i=4424*3706=16395344кдж/сағ. Мұнда 2i - 600°C және 0,8*105 н/м2 (кДж/г) су буының энтальпиясы. Бу-газ қоспасының жалпы қысымы шамамен 1,6*105н / м2,ондағы су буының мөлшері 50% құрайды. Техникалық оттегі мен ауа бөлек келеді. Ауамен
Мұнда 3i-ылғалды ауаның энтальпиясы (кДж/кг-да), 20°С кезінде 1 кг құрғақ ауаға есептелген және салыстырмалы ылғалдылығы 70%. Техникалық оттегімен 4Q=(4mО2*4cО2+4mN2*4cN2+4mAr*4cAr)*4t, 4Q=(2872*0,920+26*1,027+37*0,519)*40=107520кдж / сағ. Мұнда 4car=0,519 кдж/кг*град – аргонның жылу сыйымдылығы (температураға байланысты емес). Реакция жылуы. Метан конвекторында болатын реакциялардың жылуы келесі себептерге байланысты есептеледі. Реакция негізінен шығатын газдардың температурасынан 30 градус төмен температурада, яғни 800°C (830-30) температурада жүреді деп қабылдаймыз. Конверсия процесінде параллель реакциялар жүретіндіктен, оларды ескеру қиын, ал процестің жылу әсері тек жүйенің бастапқы және соңғы күйіне байланысты болғандықтан, біз реакцияға түсетін заттардың мөлшерін есептейміз. Ол үшін реакцияларға қатысатын әр заттың бір килограмының элементтерінен түзілудің энтальпиясын есептейміз. Есептеу формула бойынша жасалады ,кдж / кг мұндағы Δh298-стандартты жағдайлардағы заттың энтальпиясы, кДж/кг; ΔН298 - кестелер бойынша заттың энтальпиясы, кДж / моль; 1000 – килограмды грамға қайта есептеу коэффициенті, г/кг; M – заттың моль массасы, г/моль. Энтальпиялар тең (кДж / кг): метан үшін Этан үшін көміртегі тотығы үшін көміртегі қос тотығы үшін су буы үшін Материалдық теңгерімге сәйкес реакция процесінде (кг/сағ): метан 3745-74=3671, Этан 74, оттегі 1607+2872=4479, су буы 4424+72-4036=460 жұмсалады. Бұл жағдайда (кг/сағ): 4560 көміртегі тотығы, 3126 көміртегі диоксиді, 998 сутегі түзіледі. 25 ° C температурада жылу әсері үшін Q298= ΔН298 - (∑ΔНкон - ∑ ΔНнач) = ∑ ΔНнач - ∑ ΔНкон, немесе q298 = ∑ һнач * мнач = ∑ һкон*мкон, q298=-3671*4666-74*2816-4479*0- -460*15866+4560*3945+998*0+3126*8941=21303136 кдж / сағ. Физикалық химия курсынан белгілі болғандай, T2 ≥ T1 реакциясының жылу әсері теңдеумен анықталады QТ2= QТ1+р(Т1- Т2)= QТ1+(∑ кон-∑ нач)(Т1-Т2)= = QТ1-(∑ кон-∑ нач)(Т2-Т1) немесе qt2= qt1-[∑(cm)кон-∑(cm)нач](t2-t1). Жоғарыда келтірілген жылу сыйымдылығын есептеу кезінде кДж / кг * град түрінде көрсетілуі керек және 298-1073°к диапазонында орташа мәнін алу керек. Есептеу үшін біз "физика-химиялық шамалардың қысқаша анықтамалығында" келтірілген кестелік мәліметтердің интерполяциясын қолданамыз ( кДж/моль*град). Біз формула бойынша қайта есептейміз: кдж / кг * град, мұндағы с - жылу сыйымдылығы, кдж/кг*град, С-жылу сыйымдылығы, дж/моль*град; алымында 1000 – граммды килограмға қайта есептеу коэффициенті, г/кг; 1000 – бөлгіште – джоульді килоджоульге қайта есептеу коэффициенті, дж/кДж; М - моль массасы, г/моль. Онда (кДж/кг*град) метан үшін Этан үшін оттегі үшін су буы үшін көміртегі тотығы үшін көміртегі қос тотығы үшін сутегі үшін Осыдан Δcm=4560*1,110+998*14,345+3126*1,083-3671*3,513-74*3,157- - 4479*1,020-460*2,079=4109кдж / град, 5Q=q298- Δcm (t2-t1)=21303136-4109*(800-25)= =21303136-3184475=18118661кдж/сағ. Жылудың жалпы келуі. Qпр=7399200+16395344+322084+107520+18118661=42342809кдж / сағ. Жылу шығыны. Түрлендірілген газбен 6Q=(6mCH5*6cCH5+6mN2*6cN2+6mAr*6cAr+6mCО*6cCО+6mСО2*6cСО2+ +6mН2*6�KSUP>cН2)*6t+6mH3O*6iН2О, 6Q=(74*3,561+5533*1,105+129*0,519+4560*1,116+3126*1,099+ +998*14,690)*830+4036*4276=41850836кдж / сағ. Қоршаған ортаға шығындар (айырма бойынша) 7Q=Qпр-6Q=42342809-41850836=491973 кДж/сағ. Осылайша, қоршаған ортаға шығындар жылудың келуінен Кесте 2.3 Табиғи газды конверсиялаудың жиынтық жылу балансы
2.3. Аппараттардың негізгі құрылымдық өлшемдерінің есебі Синтез мұнарасы бойынша қондырғының берілген өнімділігін қамтамасыз ету үшін аммиакты тотығуына беру қажет: (70*1000*17)/(63*0,97*0,99) =19700кг/тәулік Белгілі мәндерді формулаға қойып, табамыз: Сым жібінің диаметрі 0,009см қабылдап және 1см2 тор ауданы үшін арқау саны 1024 есептеп, 1м2 тордың белсенді ауданын табамыз: Әдетте амиакты тотықтыру үшін атмосфералық қысымдағы контактты аппаратқа үш торды бірге төсейді. Сонда әрбір катализаторлық тордың ауданы мен диаметрі мынадай болуы керек: Жұмыс жағдайына келтірілген аппарат арқылы өтетін газдың көлемін VP(м3/сағат) есептейміз VP= , мұндағы Vг – газ көлемі, м3/сағат; Р – реактордағы қысым, МПа; t - температура,℃. VP= = 10834,3 м3/сағат Аппарат диаметрі: D= , мұндлағы ω – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с, ω-ны 0,32 м/с тең деп қабылдаймыз. D= = 2,4 м Катализатор көлемі: VКАТ=K· , мұндағы К – катализатордың қор коэффициенті, К=1,1-1,2; ν – түсетін құрғақ газдың көлемі,м3/сағат; W – көлемдік жылдамдығы, сағат-1. VКАТ=1,2· = 46 м3 Катализатор қабатының биіктігі: НКАТ= = = 12,67 м, мұндағы VКАТ – катализатор көлемі, м3; DКАТ – катализатор қорбаның диаметрі. Синтез колоннасына кірердегі штуцер диаметрін анықтаймыз: d= , мұндағы Vp – жұмыс жағдайына келтірліген штуцер арқылы өтетін газдың көлемі, м3/сағат; ω – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с. Vp=10834,3 м3/сағ,бұл штуцер арқылы негізгі ағынның 30%-ы өтеді, қалғаны суық байпас арқылы келіп түседі, яғни Vp =3250,29 м3/сағат. d= =0,270 м. ГОСТ бойынша штуцер диаметрін таңдаймыз = 350 мм. Синтез колоннасынан шығардағы штуцер диаметрін анықтаймыз: d= = =0,505 м. мұндағы Vp – жұмыс жағдайына келтірліген штуцер арқылы өтетін газдың көлемі, м3/сағат; ω – ағынның сызықтық жылдамдығы, м/с. ГОСТ бойынша штуцер диаметрін таңдаймыз =600 мм. Берілген өнімділікті қамтамасыз ету үшін аппарат санын келесі формуламен анықтаймыз: n= , мұндағы VK.З. – зауыттық мәліметтер бойынша реактордағы катализатор көлемі. n= =1 Қондырғыға бір реактор қабылдаймыз. жүктеу/скачать 210,33 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||